22년 1회차

미국 농무부(USDA) 토성분류체계에서 토양 입자 크기의 경계는 0.002 mm를 기준으로 한다. 이 기준에 따르면 0.002 mm 이하는 점토, 0.002~0.05 mm는 미사이다. 따라서 점토와 미사를 구분하는 입자 크기는 0.002 mm이며, 나머지 옵션들(0.02 mm, 0.05 mm, 0.1 mm)은 토성분류의 다른 경계 또는 다른 분류체계에 해당한다.

토양수분함량 측정 방법 중 비파괴 연속 측정이 가능한 방법을 판단하는 문항이다. 비중계법은 토양시료를 채취하여 물에 분산시킨 후 침강 정도를 육안으로 관찰하는 방식으로, 토양을 현장에서 교란시켜 채취해야 하므로 현지 비파괴 연속 측정이 불가능한 실내 분석법이다.

• TDR법(Time Domain Reflectometry): 토양에 금속봉을 삽입하여 전자파 신호로 수분함량을 측정하는 비파괴 연속 측정 방식이다.
• 중성자법: 방사성 동위원소를 이용해 토양 내 수소 원자핵과의 반응으로 수분을 측정하는 비파괴 연속 방식이다.
• 전기저항법: 토양의 전기 전도도 변화를 이용한 비파괴 연속 측정 방식이다.

변압기와 전기제품의 절연유로 널리 사용되던 물질은 PCBs(polychlorinated biphenyls, 폴리염화비페닐)이다. PCBs는 뛰어난 절연성, 난연성, 화학적 안정성 때문에 1930년대부터 변압기·축전기·절연유 등 전기기구에 광범위하게 사용되었다.

그러나 1970년대 발암성과 생체축적성이 밝혀진 후 선진국에서 제조·수입을 금지했으며, 토양 오염의 주요 원인이 된다.

• BTEX: 휘발유 누출에 주로 연관되어 변압기·전기제품의 주요 재료가 아니다.
• 페놀: 특정 산업 폐기물에 주로 연관되어 변압기·전기제품의 주요 재료가 아니다.
• 시안화합물: 특정 산업 폐기물에 주로 연관되어 변압기·전기제품의 주요 재료가 아니다.

운모와 일라이트의 사면체 판상(tetrahedral sheet)에서 음전하가 발생하는 주요 기작은 Si 대신 Al의 동형치환이다. 사면체 판상의 중심 양이온은 Si⁴⁺인데, Si가 Al³⁺로 치환되면 양전하가 1개 감소하여 음전하가 순 발생한다.

이를 isomorphous substitution이라 하며, 층상 규산염 광물의 음전하 발생 메커니즘 중 가장 중요한 것이다. 옥면체 판상의 Al → Mg 치환도 음전하를 유발하지만, 사면체 판상 특정의 기작을 묻는 문항에서는 사면체의 Si → Al 치환이 정답이다.

'토양 내 점토의 함량이 많을수록 용적열용량이 작아진다'가 틀린 이유는 점토 함량이 많을수록 일반적으로 용적열용량이 커지기 때문이다. 점토는 수분 보유능력이 높아 수분을 더 많이 함유하게 되고, 물의 비열이 크므로 결과적으로 용적열용량이 증가한다.

토양의 비열과 용적열용량의 물리적 특성을 구분하여 검토해야 한다.

• 비열이 크면 온도 상승·하강이 느리다: 정확하다. 비열이 크면 같은 열량으로 온도 변화가 작아져 온도 상승·하강이 느리다.
• 비열은 토양 1g의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 열량: 옳다. 비열의 정의는 단위질량(1g)당 온도를 1℃ 올리는 데 필요한 열량이다.
• 용적열용량 결정에 중요한 것은 수분상태: 맞다. 용적열용량은 토양 단위체적당 열용량으로서 토양수분의 함량에 가장 크게 영향을 받는다(물의 비열이 4.18 J/g·℃로 매우 크기 때문).

공극률은 $\text{공극률} = \frac{\text{공극의 부피}}{\text{전체 부피}} \times 100\%$로 구한다.

먼저 건조 토양의 질량을 구하면, 용적밀도 1.2g/cm³ × 500cm³ = 600g이다.
포화 후 토양의 질량이 825g이므로 흡수된 물의 질량은 825 − 600 = 225g이고, 물의 밀도가 1g/cm³이므로 물이 차지하는 부피는 225cm³이다.

따라서 공극의 부피는 225cm³이고,
공극률 = $\frac{225}{500} \times 100 = 45\%$이다.

혼합 후 평균 농도는 가중평균으로 구한다. 첫 번째 토양의 총 TPH량은 50 mg/kg × 100톤 = 5,000 mg·톤/kg, 두 번째 토양의 총 TPH량은 85 mg/kg × 40톤 = 3,400 mg·톤/kg이다. 전체 TPH량은 5,000 + 3,400 = 8,400 mg·톤/kg, 전체 토양량은 100 + 40 = 140톤이므로, 혼합 후 농도 = 8,400 ÷ 140 = 60.0 mg/kg이다.

배수가 불량한 토양은 산소 부족 상태이므로, 이러한 환경에서 생육이 왕성한 미생물군은 혐기성균이다. 호기성균(1번)은 산소를 필요로 하고, 철산화균(2번)과 아질산균(3번)은 산소가 충분한 조건에서 활동하는 미생물들이므로 배수 불량 환경에서는 생육이 저해된다. 따라서 정답은 4번이다.

구리 같은 양이온성 중금속은 토양이 산성일수록 용해도가 증가해 이동성이 커진다. 따라서 산성에서 용해도가 감소한다는 설명은 틀렸다. 비소는 산화조건에서 흡착이 강한 As(Ⅴ)로 존재해 이동성이 감소하고, 음이온(몰리브덴산 이온)으로 존재하는 Mo는 산성에서 흡착이 늘어 용해도가 감소한다. 카드뮴은 알칼리 쪽으로 갈수록 침전·흡착되어 용해도가 감소한다.

Darcy의 법칙 Q = K·I·A에서 K는 수리전도도(hydraulic conductivity)로, 흙의 투수성을 나타내는 계수이며, I는 수두 구배(hydraulic gradient)로 단위 길이당 수두 손실을 의미한다. 1번의 '수심'은 물의 깊이를 뜻하므로 틀렸고, 2·3번의 '점성계수'는 유체의 점성에 관한 계수로 Darcy 법칙과 무관하며, '경심'이나 '수리적 수배'도 정의에 맞지 않는다. 따라서 정답은 K : 수리전도도, I : 수두 구배를 명시한 4번이다.

몬모릴로나이트는 2:1형 팽창성 점토광물이다. 층과 층 사이의 결합이 약해서 층간에 물 분자가 드나들며 수분함량에 따라 크게 팽창·수축한다. 일라이트와 운모는 층간의 K⁺가 층을 단단히 고정해 비팽창성이다. 카올리나이트는 1:1형으로 층간 수소결합이 강해 팽창·수축이 거의 없다.

규산염 광물에서 산화물을 화학적 기능기로 분류할 때, 강염기류(강염기 산화물)는 금속 원소의 산화물로서 염기성이 강한 것들이다. CaO, K₂O, Na₂O는 모두 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물로서 물과 반응하여 강한 염기(수산화물)를 형성하므로 강염기류에 해당한다. 반면 Al₂O₃는 양성 산화물(amphoteric oxide)로, 산과도 염기와도 반응할 수 있는 특성을 가지므로 강염기류가 아니다.

질소의 여러 형태 중 질산성 질소(NO₃⁻)는 음이온으로 존재하여 토양 입자와 결합력이 약하고, 강수나 관개수에 의해 쉽게 침출(용탈)되는 특성을 보인다. 요소와 아마이드는 유기태 질소로 토양에 흡착되거나 미생물에 의해 분해되므로 침출이 적고, 암모니아성 질소(NH₄⁺)는 양이온으로 토양 교질에 흡수·흡착되어 보유력이 높아 용탈되기 어렵다. 따라서 정답은 질산성 질소이다.

환원토양은 산소가 부족하고 환원 상태가 지배적인 토양으로, 산화제(전자를 받는 물질)가 환원되는 반응이 주로 일어난다. 2HNO₃ → 2HNO₂ + O₂는 질산(HNO₃, 산화가 상태 +5)이 아질산(HNO₂, 산화가 상태 +3)으로 환원되는 반응으로, 환원토양에서 질소 산화물이 낮은 산화가 상태로 변환되는 전형적인 환원 반응이다.

• 2NH₃ + 3O₂ → 2HNO₃ + 2H₂O: 암모니아의 산화 반응이다.
• CH₃CHCl₂ + H₂O → CH₃CCl₂OH + 2H⁺ + 2e⁻: 유기물의 산화 반응이다.
• RCH₂CHNH₂COOH + H₂O → RH + CH₃COCOOH + NH₃: 아미노산의 분해 반응이다.

이들은 모두 환원토양의 특성을 반영하지 않는다.

지하수 이동 중 점토질 토양에서의 오염물질 저감은 흡착(adsorption)에 의해 주로 발생한다. 점토는 음전하를 띠므로 양이온(양의 전하)인 납(Pb²⁺), 칼슘(Ca²⁺), 나트륨(Na⁺) 등은 정전기적 흡착으로 토양 입자에 붙어 이동이 지연되고 농도가 저감된다. 반면 요오드(I⁻)는 음이온으로서 음전하를 띤 점토 표면과 반발력이 작용하므로 흡착되지 않고 지하수 흐름을 따라 이동하며 저감이 거의 이루어지지 않는다.

'식물이 흡수에 이용할 수 있는 형태의 유기성 질소는 0.2~0.5% 정도다'는 식물이 직접 이용할 수 있는 형태는 무기성 질소(NH₄⁺, NO₃⁻)이지 유기성 질소가 아니다는 점에서 오류다. 토양 중 무기성 질소(식물이용 가능)는 전체의 약 0.2~0.5% 정도이지만, 이는 유기성 질소가 아닌 무기성 질소의 함량이다.

유기성 질소는 미생물의 분해를 거쳐야만 무기화되어 식물에 이용 가능해지므로, 유기성 질소 자체는 식물이 직접 흡수할 수 없다.

• 토양 질소의 80~97%가 유기물에 존재: 토양 유기물에 포함된 질소가 대부분을 차지한다는 올바른 설명이다.
• 토양 생성 초기 단계에서 결핍되기 쉬움: 토양 생성 초기에 유기물이 축적되지 않아 질소 결핍이 심하다는 올바른 설명이다.
• 대기 질소는 고정되어야 식물이 이용: 대기 질소의 생물학적·화학적 고정 원리를 올바르게 설명한다.

배수가 불량하거나 지하수위가 높은 저지대에서 산소 공급 부족으로 토양 중 Fe³⁺가 Fe²⁺로 환원되어 청회색·회색의 반문(斑紋)을 띠는 토양층이 생성되는 작용을 회색화 작용(gleyzation)이라 한다.

• 석회화 작용: 건조·반건조 지역에서 탄산칼슘이 집적되는 현상이다.
• 포드졸화 작용: 냉온대 침엽수림 지역에서 산성 용탈이 일어나는 현상이다.
• 라테라이트화 작용: 고온다습한 열대 지역에서 규산이 용탈되고 철·알루미늄 산화물이 집적되는 현상이다.

따라서 이들은 문제의 환원 작용 설명과 맞지 않는다.

비보유율은 공극률에서 비산출률을 뺀 값이다. 장기간 중력 배수 후 모래에 남아있는 물은 모세관력으로 보유되는데, 이를 계산하면 비보유율 = 공극률 − 비산출률 = 0.53 − 0.15 = 0.38이다.

토양의 염류 농도와의 관계성을 판단하는 문제다. 산화환원전위(Eh)는 토양 내 산화·환원 반응의 정도를 나타내는 지표로, 토양의 산소 함량, 유기물 분해, 미생물 활동 등에 의해 결정되며 염류 농도와는 독립적이다.

• 전기전도도(EC): 토양 용액 내 이온의 총 농도를 직접 측정하는 지표로 염류 농도에 정비례한다.
• 나트륨 흡착비(SAR): $SAR = \frac{Na^+}{\sqrt{(Ca^{2+}+Mg^{2+})/2}}$로 계산되며 나트륨과 이단가 양이온의 상대 비율을 나타내므로 염류 농도의 절대값에 의존한다.
• 교환성 나트륨 퍼센트(ESP): $ESP = \frac{Na^+}{CEC} \times 100$로 토양 교환성 양이온 중 나트륨의 비율이며, SAR과 높은 상관관계를 가지므로 간접적으로 염류 농도와 관련된다.

양이온치환용량(CEC)은 토양이 보유할 수 있는 양이온의 최대량을 의미한다. 2번이 옳지 않은 이유는 양이온치환용량이 "음전하의 수의 합"과 같다는 표현 때문이다. CEC는 토양 교질물의 음전하(음성 전위를 가진 콜로이드 입자)의 수에 의해 결정되며, 양전하와 음전하의 "수의 합"이 아니라 음전하에만 의존한다. 양이온은 이 음전하에 흡착되어 있으므로 CEC는 교질물이 가진 음성 표면전하량과 같다.
1번은 옳은데, pH 증가로 H⁺ 이온이 감소하면서 토양 광물의 음성 표면전하가 증가하여 CEC가 증가한다. 3번도 옳으며, 교질층 내부 양이온과 용액 중 유리양이온의 교환을 양이온치환이라 한다. 4번도 옳으며, CEC는 토양 100g당 meq(밀리당량)로 표현되는 치환성양이온의 총량이다.

6가크롬 분석의 토양오염공정시험법 규정상 '자외선/가시선 분광법과 유도결합플라스마-원자발광분광법으로 분석한다'는 설명이 옳지 않다. 토양오염공정시험방법에서 6가크롬 분석은 자외선/가시선 분광법만 공식 시험방법으로 규정되어 있으며, 유도결합플라스마-원자발광분광법(ICP-AES)은 6가크롬 분석에 적용되지 않는다(ICP-AES는 전체 크롬(총크롬) 분석에 사용됨).

• 정량한계 0.5mg/kg: 현행 토양오염공정시험법의 정확한 규정에 부합한다.
• 정밀도 기준 30% RSD 이내: 현행 토양오염공정시험법의 정확한 규정에 부합한다.
• 디페닐카르바지드 반응 및 540nm 측정 방법: 현행 토양오염공정시험법의 정확한 규정에 부합한다.

NaOH는 강염기로 완전히 이온화되므로 [OH⁻] = 0.001 N = 10⁻³ M이다. pOH = -log[OH⁻] = -log(10⁻³) = 3이고, pH = 14 - pOH = 14 - 3 = 11이다.

토양오염공정시험방법에서 불소(F)의 측정에 적용 가능한 방법은 자외선/가시선 분광법이다. 불소는 SPADNS 시약과 반응하여 색을 띠는 착물을 형성하므로 자외선/가시선 분광광도법으로 측정된다. 원자흡수분광광도법은 불소 측정에 부적합하고, 기체크로마토그래피와 유도결합플라스마-원자발광분광법도 불소 정량에 일반적으로 적용되지 않는 방법이다.

10%(W/V) 수용액은 용액 100mL에 용질 10g이 함유되어 있어야 한다는 의미다.

W/V(무게/부피) 백분율 농도 공식은
$\frac{\text{용질의 질량(g)}}{\text{용액의 부피(mL)}} \times 100 = \%$이므로,
100mL 용액을 만들려면 $\frac{x}{100} \times 100 = 10$에서 x = 10g의 과망간산칼륨이 필요하다.

따라서 과망간산칼륨 10g을 물에 녹여 최종 부피가 정확히 100mL가 되도록 만드는 것이 정답이다.

토양오염도검사 시료 조제 절차에서 분석용 시료의 균일 혼합은 체거름 후에 이루어진다. 정답 1번이 "체거름하기 전"이라고 명시한 것이 오류다. 토양오염공정시험기준에 따르면 풍건된 시료를 먼저 체거름한 후, 그 체거름된 시료에 대해 원추법 등으로 균일하게 혼합하는 것이 올바른 순서다.
2번 수소이온농도는 10메쉬로 체거름하여 조제하고, 3번 불소는 10메쉬 후 다시 200메쉬로 2단계 체거름하여 조제하는 것이 정확하며, 4번 풍건 방법(법랑제/폴리에틸렌 밧트 사용, 직사광선 차단, 통풍)도 모두 적절하다.

미가압 시험은 저장물질이 있는 누출검사대상시설의 기상부에 대해 실시하며, 누출검사대상시설 내의 압력강하량이 6mmH2O를 초과하면 불합격으로 판정한다.

미감압시험은 저장물질이 20℃에서 점도 150cSt 이하인 물질과 내용적이 10만L 미만인 시설에 적용하는 기준이다. 점도가 높거나 대용량 시설의 경우 미감압시험만으로는 누출 검지가 곤란하므로 이러한 기준값이 정해져 있다.

토양오염 관리 기준에서 방유조가 없는 지상저장시설의 경우, 오염 가능성이 있는 지점에서 토양시료를 채취할 때 채취 깊이는 표층 0~1m, 1~2m, 2~3m의 세 층에서 실시하도록 규정되어 있다. 질문에서 "끝단으로부터 수평방향 2m 떨어진 지점"이라는 특정 거리 조건은 채취지점의 위치를 결정하는 것이고, 그 위치에서 채취할 때의 깊이는 표층부터 3m 깊이(0~3m)까지 층별로 채취해야 하므로, 채취 깊이의 최대값은 3m이다.

일반지역(농경지)의 토양시료 채취는 지그재그형(또는 사행형) 패턴으로 대상지역을 이동하면서 5~10개 지점에서 채취하는 것이 표준이다. 이는 지역 전체의 토양 특성을 균등하게 대표할 수 있도록 설계된 방법으로, 나선형(1번)은 표준 채취방법이 아니며, 1개 지점(3번)은 대표성 부족, 5개 지점 고정(4번)은 채취지점 범위 초과이다.

6가크롬 자외선/가시선 분광법의 흡수셀 사용 규정에서 '시료셀에는 정제수를, 대조셀에는 시험용액을 넣는다'는 설명이 옳지 않다. 분광법 표준 조작에서 시료셀에는 시험용액을, 대조셀에는 정제수(또는 용매)를 넣는 것이 올바른 방법인데, 이 보기는 이를 역으로 기술하여 틀렸다.

• 셀 길이 미지정 시 10mm 셀 사용: 규정이 없을 때 표준 셀 길이가 10mm인 것이 맞다.
• 마개 사용 및 방향 일정 유지: 흡수셀의 방향성 관리 및 마개 사용이 옳은 설명이다.
• 370nm 기준 흡수셀 재질 구분: 자외선 영역(370nm 이하)에서는 석영 셀, 가시선 영역(370nm 이상)에서는 경질유리나 석영 셀을 사용하는 표준 규정과 일치한다.

토양오염공정시험기준(ES 07001, 정도보증/정도관리)에서 정량한계(LOQ, limit of quantification)는 정량한계 부근의 농도를 포함하도록 시료를 준비하고 이를 반복 측정하여 얻은 결과의 표준편차(S)에 10배한 값, 즉 정량한계 = 10 × S로 산정한다.

산정식에 평균값(X)은 사용되지 않으므로, 평균값이 들어간 식이나 계수가 3.3인 식은 정량한계 산정식이 아니다. 참고로 방법검출한계(MDL)는 표준편차에 99 % 신뢰도에서의 t-분포값을 곱해 구한다.

트리클로로에틸렌(TCE)과 같은 휘발성유기화합물(VOC)은 토양 중에서 휘발 손실이 심하므로, 한쪽이 터진 주사기나 코어샘플러를 사용해 토양을 신속하게 채취한 후 밀폐 용기로 옮겨 휘발을 최소화해야 한다. 주어진 재질(테플론, 스테인리스, 알루미늄, 유리)은 VOC에 대해 화학적 반응이 적고 휘발을 지연시킬 수 있어 TCE 같은 휘발성 물질 채취에 적합하다.

토양오염관리대상시설 지역에서 특정 오염물질을 채취할 때는 그 물질의 성질에 따라 용기 재질을 달리해야 한다.

• 구리: 비휘발성 무기물로서 일반 채취 용기로 충분하다.
• 불소: 비휘발성 무기물로서 일반 채취 용기로 충분하다.
• 석유계총탄화수소: VOC와 달리 채취 방법이 상이하다.

유도결합플라스마-원자발광분광법(ICP-AES)에서 플라스마의 최고온도는 약 8,000℃ 이상(통상 8,000~10,000℃)에 이르며, 5,000℃는 과소평가된 수치이다. 2번은 들뜬 원자가 기저상태로 전이할 때 특성 파장의 빛을 방출하는 원리로 정확하다. 3번은 아르곤 가스의 순도 기준으로 99.99% 이상이 맞다. 4번은 표준용액 관리 기준으로, 표준원액은 1년 이내, 저농도 표준용액은 1개월 마다 새로 조제하도록 규정되어 정확하다.

토양오염공정시험기준상 풍건이 곤란한 경우, 넓은 용기에 5cm 이하 두께로 편 후 40℃ 이하 건조기에서 토양시료의 수분함량이 24시간 동안 5%(중량 기준) 이하로 변화할 때까지 건조한 후 해당 분석용 시료로 조제한다.

토양오염공정시험기준에서 중금속 함량분석 전처리방법은 크게 두 가지로 나뉜다. 구리, 아연, 카드뮴은 산분해(또는 왕수분해) 방법을 사용하여 전처리하며, 6가크롬은 알칼리용출 방법을 별도로 적용한다. 6가크롬은 산성 조건에서 3가크롬으로 환원될 수 있으므로 그 존재형태를 보존하기 위해 알칼리성 용출액(예: 인산염 완충액)으로 추출하는 특별한 전처리 과정을 거친다. 따라서 6가크롬의 전처리방법이 다른 중금속들과 구별된다.

검액 2μL에서 검출된 양을 최종액량 2mL 전체로 환산한 뒤 토양무게로 나눈다.
$C = \dfrac{305.5\,\text{ng}}{2\,\mu\text{L}} \times \dfrac{2{,}000\,\mu\text{L}}{20.5\,\text{g}} = \dfrac{305{,}500\,\text{ng}}{20.5\,\text{g}}$이다. 계산하면 $305.5\,\mu\text{g} \div 20.5\,\text{g} \approx 14.9\,\mu\text{g/g}$이며, μg/g은 mg/kg과 같으므로 약 14.9mg/kg이다.

토양오염공정시험기준상 누출검사대상시설 관련 용어 정의에서 '누출검지관' 정의가 옳지 않다. 누출검지관은 누출검사대상시설 외부에 설치되어 가스 누출 여부를 간접적으로 확인하기 위한 관인데, 이 보기는 "내부에서 직접 또는 간접적으로 확인"이라고 잘못 기술했다.

• 부속배관: 용접 또는 나사조임으로 직접 연결되는 배관이라는 정의는 정확하다.
• 지하매설배관: 부속배관 중 지하에 매설되어 육안 확인이 불가능한 부분이라는 정의는 정확하다.
• 배관접속부: 시설과 배관 간 용접 또는 나사조임으로 연결한 부분이라는 정의는 정확하다.

공정시험기준에서 감압 또는 진공은 따로 규정이 없는 한 15mmHg 이하를 말한다. 단위가 mmH₂O가 아니라 mmHg이므로 틀린 설명이다. 가스체 농도의 표준상태 환산, 방울수(20℃에서 정제수 20방울이 약 1mL), "약"(기재량의 ±10% 이상 차가 없어야 함)은 모두 옳은 정의이다.

열전도도검출기(TCD)는 모든 화합물에 비선택적으로 반응하는 범용 검출기로서 특정 원소에 대한 선택성이 없어 유기인화합물과 유기질소화합물의 선택적 검출에 부적합하다. 토양오염공정시험방법에서 유기인화합물 및 유기질소화합물의 선택적 검출에 사용되는 검출기는 질소와 인, 또는 황 등 특정 원소에 선택적으로 반응하는 방식이어야 한다.

• 질소인검출기(NPD): 질소와 인에 선택적으로 반응한다.
• 불꽃광도검출기(FPD): 인과 황에 선택적으로 반응한다.
• 불꽃열이온검출기(FTD): 질소와 인에 선택적으로 반응한다.

따라서 이들은 유기인·유기질소화합물 검출에 적합하다.

이 문항은 확정답안에서 복수정답으로 처리된 문항입니다. 「원자흡수분광광도계에 사용하는 광원은 원자흡광스펙트럼의 선폭보다 넓은 선폭을 가지고 휘도가 낮은 스펙트럼을 방사하는 램프를 사용한다.」와 「어떠한 종류의 불꽃이라도 가연성 가스와 조연성 가스의 혼합비는 감도에 크게 영향을 주므로, 금속의 종류에 따라 회적혼합비를 선택하여 사용한다.」가 모두 정답으로 인정되었습니다. 여기서는 채점을 위해 한 선택지만 정답으로 두었으니, 다른 하나를 고르셨더라도 틀린 판단이 아닙니다.

원자흡수분광광도법의 광원 선택이 핵심이다. 원자흡수분광광도계의 광원은 원자흡광스펙트럼의 선폭보다 좁은 선폭(narrow linewidth)을 가진 광원이어야 측정 대상 원소의 공명선을 선택적으로 흡수시킬 수 있다. 보기 3번은 이를 정반대로 설명하여 오답이다. 보기 1번은 정확하며, 보기 2번도 칼륨·나트륨·리튬·세슘 같은 알칼리금속은 이온화 간섭(ionization interference)을 일으키는 것이 맞다. 보기 4번도 불꽃의 가연성·조연성 가스 혼합비가 감도와 안정성에 영향을 주므로 금속 종류별로 최적 혼합비를 선택하는 것이 올바른 설명이다.

'오염지역 밖으로 지하수 이동을 막는다'는 표현이 오류인데, PRB는 지하수 흐름을 차단하는 것이 아니라 오염물질이 벽체를 통과하며 제거되도록 허용하는 기술이므로 옳지 않다. 투수성 반응벽체(Permeable Reactive Barrier, PRB)는 오염 지역 내에서 지하수가 벽체를 통과하며 오염물질을 제거하는 현지 처리 기술이다.

• 주변 흐름에 의존하여 처리지대로 이동: 옳은 설명으로, 자연 지하수 흐름에 의존하여 오염물질을 반응지대로 이동시키는 특징을 올바르게 설명한다.
• 투수성이 낮고 오염 심도가 낮은 경우 채택: 옳은 설명으로, 대수층 투수성이 낮고 오염 깊이가 얕을 때 비용 효율적이므로 주로 채택된다.
• 반응물질이 충진된 벽체를 통과하며 처리: 옳은 설명으로, 철 분말 등의 반응물질이 벽체 내 충진되어 용존성 오염물질(중금속, 유기물 등)을 화학적으로 제거한다.

열탈착기술은 휘발성 또는 반휘발성 유기오염물질을 가열하여 토양에서 분리·제거하는 물리적 처리방법이다. 중유(1번)는 반휘발성 유기물, 윤활유(3번)는 유기물, VOC(4번)는 휘발성 유기물로 모두 가열에 의해 기화·분리가 가능하지만, 크롬(2번)은 중금속으로서 가열만으로는 토양에서 분리되지 않으며 화학적 안정성이 높아 열탈착의 대상이 아니다. 따라서 정답은 크롬이다.

생물학적 처리에서 전자수용체는 미생물이 유기물(전자공여체)을 산화할 때 최종적으로 전자를 받는 물질이다. 용존산소(DO)는 호기성 미생물의 주요 전자수용체이며, Fe(Ⅲ)와 NO₃⁻는 혐기성 환경에서 철 환원과 질산염 환원 과정의 전자수용체로 작용한다. 반면 Cl⁻(염화물)는 미생물의 삼투압 조절과 효소 활성에 보조적 역할을 하지만, 전자수용체로서 산화·환원 반응에 직접 참여하지 않는 음이온이므로 전자수용체가 아니다.

PCBs(폴리염화비페닐)는 반휘발성 유기물로서 토양증기추출법의 적용 대상이 아니다. 토양증기추출법은 휘발성이 높은 물질(벤젠, 톨루엔 등 휘발성 유기화합물)을 제거하는 기술이므로, PCBs처럼 휘발성이 낮고 토양에 강하게 흡착하는 물질에는 부적합하다. 페놀은 동전기법으로 제거 가능하고, 방사선물질은 고형화/안정화법으로 처리하는 것이 적절하며, 벤젠은 높은 휘발성으로 인해 토양증기추출법이 효과적이다.

Nitroreductase는 질산염 화합물의 -NO₂ 기를 환원하여 아민이나 하이드록실아민 등으로 전환시킴으로써 TNT와 RDX를 분해하는 주요 효소이다.

TNT와 RDX는 모두 질산염 구조(nitro group, -NO₂)를 함유한 고폭발성 화합물이며, 이들의 생물학적 분해에는 니트로기를 환원시키는 효소가 필수적이다.

• Nitrilase: 니트릴기(-CN) 분해에 특화되어 있다.
• Peroxidase: 과산화물 반응에 특화되어 있다.
• Dehalogenase: 할로겐 화합물 분해에 특화되어 있다.

따라서 이들은 이 경우에 부적합하다.

토양 중금속 정화에서 석회질 자재를 투여할 때의 작용 원리를 묻는 문항이다. 석회질 자재(예: 생석회, 소석회)는 토양의 pH를 높여 중금속이 수산화물로 침전되도록 하는데, 이 보기는 "pH를 낮출 경우"라고 기술했으므로 근본적으로 잘못된 설명이다.

실제로 pH를 낮추면 중금속의 용해도가 증가하여 오염이 심해진다.

• 해바라기를 이용한 납 흡수 제거: 해바라기 같은 초생식물을 이용한 식생복원으로 타당한 정화대책이다.
• 토양세척공법 적용: 물리적 분리로 중금속을 회수하는 토양세척공법으로 타당한 정화대책이다.
• 인산 자재 투여: 인산염 침전을 이용한 정화로 타당한 정화대책이다.

영가철(Fe⁰)을 이용한 염화유기화합물(TCE, PCE 등) 제거는 환원적 탈염화(reductive dechlorination) 반응으로, Fe⁰가 전자 공여체로 작용하여 C-Cl 결합을 끊고 Cl을 Cl^-로 치환하는 메커니즘입니다.

반응식 Fe⁰ + RCl + H⁺ → Fe²⁺ + RH + Cl^-은 산성~중성 환경에서의 전형적인 반응 경로를 나타내며, Fe⁰가 산화되어 Fe²⁺를 생성하고 RCl의 Cl이 Cl^-로 환원되며 유기물(RH)이 생성되는 것을 명확히 보여줍니다.

• Fe⁰ + RCl + Cl^- + 2H⁺ → …: 균형이 맞지 않습니다(우변 H⁺ 중복).
• Fe⁰ + RCl + 2OH^- → …: 산성 환경이 아닌 강알칼리 조건을 가정한 것으로 투수성 반응벽의 일반적 운영 조건과 맞지 않습니다.
• Fe⁰ + RCl + OH^- → …: 산성 환경이 아닌 강알칼리 조건을 가정한 것으로 투수성 반응벽의 일반적 운영 조건과 맞지 않습니다.

필요한 반응조 크기는 46000 L이다.

CFSR(연속회분반응기)에서 1차 반응의 정상상태 물질수지식은
$V = \frac{Q}{k} \ln\left(\frac{C_0}{C}\right)$이다.
주어진 조건: 유입유량 Q = 500 L/min, 초기 농도 C₀ = 1200 mg/kg, 최종 농도 C = 50 mg/kg, 반응속도상수 k = 0.25 /min이므로,
$V = \frac{500}{0.25} \ln\left(\frac{1200}{50}\right) = 2000 \times \ln(24) = 2000 \times 3.178 = 6356$로 계산되지만,

표준적인 CFSTR 1차 반응식
$V = \frac{Q \cdot \tau}{1} = Q \cdot \frac{C_0 - C}{k \cdot C}$ 또는
$\tau = \frac{1}{k}\left(\frac{C_0}{C} - 1\right)$을 적용하면
$\tau = \frac{1}{0.25}\left(\frac{1200}{50} - 1\right) = 4 \times 23 = 92$ min이고,
$V = Q \times \tau = 500 \times 92 = 46000$ L이다.

열탈착기술은 가열을 통해 오염물질을 토양에서 기화·휘발시키는 방식으로, 보기 1·2·3은 모두 특징이 맞다. 부지 내·외 이동식·고정식 처리가 가능(1번)하고, 고농도 오염구간 선별 처리 가능(2번)하며, 유기염소·유기인 살충제 등 유기오염물의 휘발성·반휘발성 특성을 이용해 검출한계 이하로 제거할 수 있다(3번). 반면 4번은 오류로, 열탈착은 수분이 토양에서 열을 빼앗고 처리 효율을 저하시키므로 사전에 건조 등 전처리가 필수이다. 따라서 고수분 오염토양은 전처리 없이 직접 처리할 수 없다.

Air sparging은 포화대에 공기를 주입해 휘발·호기성 분해를 유도하는 기술이며, 불투수층에 덮인 피압대수층에서는 주입한 공기가 위로 빠져나가지 못해 적용하기 어렵다. 따라서 비피압(자유면)대수층에 적합하다.

벤젠의 완전연소 반응식은 $C_6H_6 + \frac{15}{2}O_2 \rightarrow 6CO_2 + 3H_2O$이다.

벤젠의 분자량은 $6(12) + 6(1) = 78$이고, 산소의 분자량은 32이다.
2 mg의 벤젠이 필요로 하는 산소의 이론량을 구하면, 벤젠 78 g당 산소 $\frac{15}{2} \times 32 = 240$ g이 필요하므로,
2 mg의 벤젠에는 $\frac{2}{78} \times 240 = \frac{480}{78} \approx 6.15$ mg의 산소가 필요하다.

이는 약 6.2 mg으로 정답과 일치한다.

생물학적 복원(bioremediation)에서 미생물의 활동을 촉진하기 위해 산소를 공급하는 주입방법 중 오존(O₃) 주입은 적절하지 않다. 오존은 강력한 산화제로서 오염물질을 직접 산화·분해하는 화학적 처리 방법이며, 미생물의 생장을 저해할 수 있어 생물학적 복원의 목적과 상충된다.

• 공기 주입: 토양이나 지하수에 용존산소를 증가시켜 호기성 미생물의 대사를 활성화하는 생물학적 복원기법이다.
• 압축산소 주입: 토양이나 지하수에 용존산소를 증가시켜 호기성 미생물의 대사를 활성화하는 생물학적 복원기법이다.
• 과산화수소(H₂O₂) 주입: 토양이나 지하수에 용존산소를 증가시켜 호기성 미생물의 대사를 활성화하는 생물학적 복원기법이다.

따라서 오존 주입은 생물학적 복원효율을 향상시키는 산소 주입방법으로는 부적절하다.

토양에서 실제로 미생물이 호흡하는 공극부피는 1000 m³ × 40% = 400 m³이다.

주입공기 1000 m³/d 중 산소 함량은 1000 × 21% = 210 m³O₂/d이고, 배기가스의 산소 함량은 1000 × 12% = 120 m³O₂/d이므로, 실제 소모된 산소량은 210 − 120 = 90 m³O₂/d이다.

평균 산소소모율은 소모된 산소를 공극부피로 나눈 값이므로
$\frac{90}{400} \times 100 = 22.5\,\%\text{O}_2/\text{d}$이다.

Wilke-Chang 또는 Stokes-Einstein 관계식에서 같은 용매 내 두 용질의 확산계수 비는 분자량의 제곱근에 반비례한다. 벤젠(1)의 MW = 78, 톨루엔(2)의 MW = 92이므로, 주어진 식 D₁/D₂ = (MW₂/MW₁)^0.5를 정리하면 D₂ = D₁ × (MW₁/MW₂)^0.5이다.
D₂ = 1.02 × 10⁻⁵ × (78/92)^0.5 = 1.02 × 10⁻⁵ × (0.8478)^0.5 = 1.02 × 10⁻⁵ × 0.9208 = 0.939 × 10⁻⁵ cm²/s

토양증기추출법(Soil Vapor Extraction, SVE)은 토양 내 휘발성 유기오염물질을 가열하여 기화시키고 진공펌프로 흡출하는 기술이다. 추출된 기체에는 휘발성 오염물질이 포함되어 있으므로 대기 중 방출 전에 활성탄 흡착, 응축, 연소 등의 처리장치를 통해 정화해야 하며, 이는 별도의 대기오염방지시설이 필수적이다. 보기 1, 2, 3은 모두 토양증기추출법의 특성을 정확히 설명한다. 증기압이 낮은 물질은 휘발성이 떨어져 제거효율이 감소하고, 비포화대 토양의 이질성으로 인해 처리 시간 예측이 어려우며, 굴착 없이 시공되므로 이차오염 위험이 낮다. 따라서 4번이 부정확한 설명이다.

지층이 층상구조를 이루면 주입한 공기가 투수성이 낮은 층에 막혀 수평으로 우회하거나 한쪽으로만 흐른다. 그래서 오염 대상 구역에 공기가 고르게 공급되지 않아 Biosparging 적용에 불리하다. 지하수에 용존 Fe²⁺ 농도가 높으면 공기와 만나 산화·침전하면서 대수층이 막히므로 적용이 적합하지 않다.

열탈착기술은 토양 오염물질을 가열하여 휘발·탈착시키는 방식으로, 물질의 물리화학적 성질에 따라 탈착 효율이 결정된다. '유기물질의 분자량이 클수록 탈착이 빠르게 일어난다'는 설명은 오류로, 유기물질의 분자량이 클수록 휘발성이 낮아져 탈착이 더 어려워지고 느리게 진행된다.

• 오염기간이 긴 오염매체: 옳으며, 오염기간이 길수록 오염물질이 토양 입자에 강하게 흡착되어 탈착 에너지가 증가한다.
• 비공극성 입자의 초기 탈착: 옳으며, 비공극성 입자는 공극이 작아 초기에 표면의 쉽게 탈착 가능한 물질들이 빠르게 제거되고 이후 깊은 공극 내 물질은 천천히 탈착된다.
• 휘발성이 낮은 유기물질: 옳으며, 휘발성이 낮은 물질일수록 기화 에너지가 높아 탈착 온도와 시간이 더 필요하다.

토양경작법(landfarming)은 미생물을 이용한 생물학적 분해로 토양 오염물을 처리하는 방식으로, 중금속처럼 생분해 불가능한 물질 제거에는 부적합하다. 고농도 중금속 처리에 적합하다는 주장은 잘못된 설명이다.

• 분해가 어려운 물질: 난분해성 물질 분해에 오랜 시간이 걸린다는 올바른 특성이다.
• 유기용매의 대기 방출: 유기용매 등 휘발성 물질이 대기로 방출될 수 있어 토양경작 과정에서 집기장(off-gas treatment) 등으로 사전 처리해야 한다는 올바른 내용이다.
• 겨울철 저온: 저온에서 미생물 활성도 저하로 인한 처리 효율 감소라는 토양경작법의 전형적 한계로 옳다.

필요 오존 주입농도는 오존요구량 × 접촉시간이다. $1.4\,\text{mg/L·min} \times 60\,\text{min} = 84\,\text{mg/L}$이다.
하루 오존량은 $84\,\text{mg/L} \times 1{,}700\,\text{L/min} \times 1{,}440\,\text{min/d} = 205{,}632{,}000\,\text{mg/d}$이며, 이는 약 206kg/d이다. TCE 농도 150mg/L는 계산에 쓰이지 않는다.

토양환경보전법 제14조에서 환경부장관이 수립·고시하는 토양측정망설치계획에 포함되어야 하는 사항은 측정망의 배치도, 측정지점의 위치 및 면적, 측정망 설치시기 등으로 규정되어 있다. 측정항목 및 기준은 측정망설치계획 자체의 구성 요소가 아니라, 별도로 토양오염도 조사 및 평가 단계에서 정하는 사항으로서 측정망계획의 내용에 포함되지 않는다.

토양환경보전법령상 토양정화의 정의를 검토하면, 보기 3번은 생물학적인 방법만을 명시하고 있으나, 실제 법령에서는 물리적·화학적·생물학적 방법 등 모든 방법을 포함하여 정의하고 있다. 토양정화는 오염물질을 감소·제거하거나 위해를 완화하는 전반적 행위를 뜻하므로, 특정 방법에만 한정할 수 없다. 보기 1번, 2번, 4번은 법령상 용어 정의와 일치한다.

토양환경보전법령상 배관부의 누출검사수수료는 배관 1라인을 기준으로 산정되는 기본수수료와 배관 1m³당 산정되는 체적수수료를 합한 것으로 한다. 이는 배관이 길이 단위가 아닌 하나의 연결된 배관 라인 단위로 검사 대상을 구분하기 때문이다.

토양환경보전법 시행령에서 토양관련전문기관(토양오염조사기관, 토양정화업 등)의 지정을 받을 수 없는 결격사유를 규정하고 있다. 파산선고를 받고 복권된 후 2년이 지나지 아니한 자는 토양환경보전법령상 토양관련전문기관의 결격사유 규정에 명시되어 있지 않으므로 결격사유에 해당하지 않는다.

• 피성년후견인 또는 피한정후견인: 명시된 결격사유이다.
• 징역 이상의 실형 선고: 관련 법을 위반하여 징역 이상의 실형을 선고받고 그 집행이 끝나거나 면제된 날부터 2년이 경과하지 않은 자로 규정된 결격사유이다.
• 토양정화업 겸업으로 인한 지정 취소: 토양오염조사기관으로 지정된 후 토양정화업을 겸업하여 지정이 취소된 후 2년이 경과하지 않은 자로 역시 결격사유에 해당한다.

토양정화업자는 도급받은 정화공사를 일괄 하도급하면 안 되지만, 특별재난지역으로 선포되어 긴급한 토양정화가 필요한 경우에는 예외적으로 허용된다. 따라서 이 경우에도 일괄 하도급이 금지된다는 서술은 틀렸다.

지하수법령상 지하수관리 기본계획의 수립 항목은 지하수의 현황 파악과 미래 관리 방향을 다루며, 지하수의 이용실태, 보전계획, 수질관리 및 정화계획이 핵심 내용으로 포함된다. 반면 지하수의 조사에 관한 투자계획은 기본계획의 직접적인 수립 항목이 아니라 조사 사업 추진의 세부 집행 계획에 해당하므로 기본계획 자체에 포함되지 않는다.

토양환경보전법령상 토양오염방지시설의 설치·유지·관리 권장기준에서 정기점검은 매월 1회 이상 실시하도록 규정되어 있다.

토양환경보전법령상 토양관련전문기관 또는 토양정화업의 기술인력은 신규교육을 받은 날을 기준으로 5년마다 8시간의 보수교육을 이수해야 한다.

토양환경보전법령상 토양오염조사기관의 지정기준에서 퍼지·트랩장치 또는 가스크로마토그래프 질량분석기는 각각 1대씩 구비해야 하므로 1번이 오류다. 2번은 기사를 산업기사 자격 후 4년 이상 경력으로 대체 가능한 규정과 일치하고, 3번은 누출검사기관의 겸업 시 필요 기술인력의 2분의 1 이상만 확보하면 되는 완화 기준으로 맞으며, 4번도 박사·기술사를 기사 자격 후 5년 이상 경력으로 대체 가능하다는 규정과 일치한다.

토양환경보전법상 청문 대상은 행정처분으로서 상대방에게 중대한 불리익을 미치는 경우에 한정된다. 토양정화업의 등록취소는 영업 자격 전체를 박탈하는 처분으로, 법령에서 명시적으로 청문 실시를 요구하는 행정처분이다.

• 오염된 토양의 정화 조치: 토양오염을 제거하기 위한 기술적 명령이다.
• 토양오염유발시설의 이전: 허가·신고 사항으로서 청문 대상이 아니다.
• 토양관련전문기관에 대한 업무정지: 경고·지시 등의 경미한 처분에 해당하여 청문 대상이 아니다.

지하수법 제42조의2에서 정화계획의 승인 또는 변경승인을 받지 않고 정화를 실시한 경우, 1년 이하의 징역 또는 1천만원 이하의 벌금에 처하도록 규정하고 있다. 정화계획 승인은 지하수 오염방지를 위한 핵심 행정절차이므로 이를 위반한 경우 과태료가 아닌 형사처벌로 규정되어 있으며, 단순 미신고보다 높은 수준의 벌칙이 부과된다.

토양환경보전법상 토양오염조사기관은 토양정밀조사, 토양오염도검사, 토양정화의 검증을 수행하는 기관으로 규정된다. 누출조사 및 검사는 지정폐기물 관련 업체(특히 유류저장시설 등)가 자체적으로 또는 전문기관을 통해 수행하는 업무로, 토양오염조사기관의 법정 업무 범위에 포함되지 않는다.

문제의 단서조건 "그 밖에 토양오염 현황을 파악하기 위해 실시하는 조사는 제외"는 조사기관이 수행하는 정규 업무 외의 부수적 조사를 의미하며, 누출조사는 이와 무관하게 별개 업무이다.

토양환경보전법령상 토양정밀조사는 우려기준 초과 여부를 판단하기 위해 실시하는 조사로, 1·2·4번은 모두 우려기준 초과 또는 초과 가능성이 객관적으로 입증되거나 행정기관이 인정한 지역이므로 정밀조사 대상이다. 반면 3번 폐금속광산지역 및 폐기물매립지 주변은 단순히 '오염 가능성이 큰 지역'일 뿐 실제 우려기준 초과가 확인되거나 초과 가능성이 공식적으로 인정되지 않은 상태이므로, 먼저 실태조사(1차 선별조사)를 통해 오염도를 파악한 후 필요시 정밀조사로 진행하는 절차를 따르게 되어 정밀조사 대상이 아니다.

토양오염대책기준(1지역)은 카드뮴 12, 구리 450, 비소 75 mg/kg이다. 시안의 1지역 대책기준은 5 mg/kg이므로 10 mg/kg은 틀렸다.

토양환경보전법 시행규칙에서 규정하는 토양보전대책지역 지정표지판의 기준에 따르면, 표지판에 표시해야 할 사항은 지정목적, 지정일자, 제한행위 등이며, 주소·면적·인구수는 표지판 표시 대상이 아니다. 표지판은 사방에서 잘 보이는 곳에 견고하게 설치하고, 규격은 가로 3m 이상·세로 2m 이상·높이 1.5m 이상으로 정해진다. 따라서 1번, 2번, 4번은 모두 옳고, 3번이 유일하게 표지판에 표시되지 않아야 할 항목들을 언급한 옳지 않은 보기다.

토양환경보전법령에서 지정하는 토양오염물질은 중금속, 유기화학물질 등 화학적 오염물질에 한정되며, 대장균 등 유해미생물은 토양오염물질로 규정되지 않는다. 다이옥신(보기 1), 유기인화합물(보기 2), 수은 및 그 화합물(보기 3)은 모두 토양환경보전법상 지정 토양오염물질에 포함되는 반면, 보기 4의 미생물은 토양환경보전법의 규제 대상이 아니므로 정답이다.

토양환경보전법령상 환경부장관의 권한 위임 여부는 법에서 명시한 범위에 따라 결정된다. 토양오염 대책지역의 지정은 환경부장관이 직접 관할하는 사항으로, 유역환경청장이나 지방환경청장에게 위임되지 않는다. 반면 측정망의 설치 및 상시측정(2번), 토양환경평가기관의 지정 및 공고(3번), 지정 취소에 대한 청문(4번)은 모두 환경부장관이 유역환경청장 또는 지방환경청장에게 위임할 수 있는 사항들이다.

시장·군수·구청장이 정화책임자에게 명한 오염토양 개선사업 실시명령을 이행하지 않으면 토양환경보전법상 가장 무거운 벌칙 구간에 해당한다. 이 경우 5년 이하의 징역 또는 5천만원 이하의 벌금에 처한다.

토양환경보전법령에서 규정하는 오염토양개선사업의 종류는 정밀조사를 제외한 실제 개선·정화 행위를 대상으로 한다. 오염토양의 정밀조사사업은 오염 현황을 파악하기 위한 조사 단계이므로 개선사업이 아니며, 나머지 1·3·4번은 모두 오염토양을 직접 처리하거나 정화하는 실행 사업에 해당한다(준설사업, 위생적 매립·정화, 식물을 이용한 정화). 따라서 정답은 2번이다.

토양환경보전법령에서 규정하는 오염토양개선사업의 토양관련 전문기관은 환경부령(토양환경보전법 시행규칙)으로 명시되어 있다. 한국환경공단과 국립환경과학원은 토양환경공사 및 중앙정부 소속 기관이지만, 오염토양개선사업 담당 전문기관으로서 환경부령이 지정하는 기관은 시·도 보건환경연구원이다.

이는 지방자치단체 산하의 토양 관련 시험·검사 및 기술 지원 기관으로서의 역할을 법령에서 규정하고 있으며, 유역환경청이나 지방환경청은 행정감시 기관으로 사업 주체가 아니다.